随行波表面水下减阻降噪技术和机理研究综述

综述了随行波表面减阻降噪技术的研究现状和发展趋势,从湍流边界层的分层特性入手,根据从湍流产生机理和V型沟槽的随行波表面与流向涡对之间的相互作用提出的“第二涡群”论和从N-S方程粘性理论出发的“突出高度”论,阐述了随行波表面水下减阻降噪机理,分析了攻角和侧滑角对随行波表面减阻降噪效果的影响,展望了随行波法减阻降噪技术的应用前景。     

水下航行器板壳结构阻尼设计方法

鱼雷壳体、潜艇外壳、自主式水下航行器(AUV)舱壁等薄壳结构的抗振保护和噪声控制是确保其可靠完成任务的重要指标,而上述薄壳结构又是由不同几何尺寸的板壳结构组合而成。本文利用模态阻尼比的提取方法对阻尼夹层板壳进行有限元计算,将阻尼减振结构应用到壳体设计上,并对不同阻尼结构、材料、厚度以及分布位置等方面的减振效果进行了分析计算,结果表明,该方法在航行体壳体减振设计方面具有很好的应用前景。     

一种多用途水下航行器的有效设计方法

在不同的水下装置中，最常见的设计就是其早期识别能力的设计，尽管不同的水下装备具有各种不同的用途，但早期识别能力可能会导致最终产品的性能成本高及无报警时间缩短。本文将讨论一种已证实的费效比合理、可靠性高的自推进航行器及它的一序列水下用途，如低成本反潜自导鱼雷、自航式反鱼雷对抗器、自推进深水炸弹、一产欠性线导灭雷器、鱼雷仿真器等。本文将地低成本反潜自导鱼雷、自航式反鱼雷对抗器、鱼雷仿真器等用途作详细的     

水下航行体的发射与导经

本专利内容为命中舰艇等移动目标的发射及其发射后的导引方式，其导引方式为线导。     

全能的水下卫士－无人水下航行器

冷战结束后 ,无人机正成为军队越来越感兴趣的作战兵器。随着无人机在空中作用的日益体现 ,世界各国海军也逐渐认识到无人水下航行器在未来海战中也将发挥巨大作用 ,并开始研制 2 1世纪新一代无人水下航行器。无人水下航行器被称作海军的“力量倍增器” ,有着广泛而重要的军事用途。无人水下航行器可以作为潜艇自卫和进攻的手段 ,例如由潜艇鱼雷管发射的无人水下航行器可进行水下监视、探测敌水雷场、跟踪并消灭敌潜艇 ;无人水下航行器还可作为潜艇远距离航行时的通信中继站 ,提高潜艇的生存能力 ,还可以作为诱饵将敌潜艇诱至埋伏区 ,然后协…     

水下航行器仿生非光滑表面减阻特性

为节约能源和制造高性能的航行器,基于虎鲸皮肤结构设计一种可显著降低水下航行器阻力的新型仿生非光滑表面。通过数值模拟评估不同形状参数下非光滑表面的减阻性能,讨论仿生非光滑表面对近壁面流场和湍流强度的影响。结果表明：仿生非光滑表面在较大速度范围可以增加湍流边界层厚度,降低流场湍流强度,减少表面摩擦阻力;在0.5~15 m/s速度范围内,应用仿生非光滑表面的平板摩擦阻力减少9%以上,最大总阻力减阻率达到7.57%;将该仿生非光滑表面应用于无附体SUBOFF潜艇模型表面进行减阻优化设计,潜艇最大总阻力减阻率达到11.31%;新型仿生非光滑表面适用范围较广,可有效降低水下航行器的总阻力,具有良好的工程应用前景。     

美国海军推进无人水下航行器的研制

前言2 1世纪的头 2 0年 ,世界海战可能会从公海转向沿海 ,为此 ,美国海军开始把目光转向潜艇在沿海的应用 ,无人水下航行器的地位也因而日见显要。无人水下航行器亦称自主水下航行器 ,其大小与鱼雷相仿 ,可从潜艇鱼雷管发射 ,从而使潜艇传感器的探测距离增大数公里。无人水下航行器上的离舰传感器可探雷 ,有些无人水下航行器还具有扫雷功能。一个无人水下航行器就是一个传感器节点 ,可提供声学参数、地震数据以及其它有用信息。美国海军水下作战中心的司令透露 ,他们正在研制的几种水下航行器可以用来观测环境或气候 ,并进行预报。目前 ,美…     

水下航行器实航与台架试验的振动相似律

利用统计能量分析理论建立了水下航行器实航与台架试验的振动相似律分析模型,分析了水下航行器实航振动级与全功率台架试验振动级之间的关系,给出了二者的振动相似性规律。     

水下高速航行体的航向角和距离估计方法

为了提高反鱼雷鱼雷拦截成功率,实现其对水下高速航行体的航向角和距离估计尤显重要。该文立足于此,探讨一种对水下高速航行体的航向角和距离的估计方法。该方法可同时使用主被动声纳,对来袭水下航行体进行探测。主被动检测时采用初始轴向对准,检测装置直航,应用双周期检测法,可在极短时间内对水下航行体的航向角、距离和速度进行精确估计。文中给出了估计过程的运算公式,指出检测装置对目标方位的检测精度要求均方差不大于0.1°。对不同速度、距离时水下航行体的航向角和距离估计进行了仿真试验,结果表明,在航行体航向角小于35°,距离大于700m时,可得到理想的估计值。该方法对探索反鱼雷鱼雷检测装置的设计和对水下航行体参量的检测,探讨其拦截方法,具有一定的参考价值。     

水下航行体俯仰运动微气泡减阻特性试验研究

为研究水下航行体俯仰运动过程中微气泡流形态及减阻特性的变化规律,利用自主设计的驱动装置、高速摄像系统和测力系统,开展水下航行体俯仰运动微气泡减阻特性试验研究。试验过程中,基于自主设计的驱动装置,实现航行体绕其头部按正弦规律作俯仰运动。研究结果表明：当体积流量系数较小时,水下航行体运动过程中离散的微气泡始终均匀分布在航行体表面;水下航行体俯仰运动过程中,轴向力系数、法向力系数、阻力系数和升力系数的变化规律类似,均呈正弦变化规律,且其变化周期与攻角变化周期基本同步;对于不同体积流量系数下俯仰运动的航行体,随着攻角的增加,其阻力系数均呈近似线性增加规律,减阻率呈逐渐线性减小规律。     

无人水下航行器——21世纪潜艇的耳目

论述了无人水下航行器研制中的基本问题是软件、导航及续航力的可靠性,阐释其基本设计原理,以多型号无人水下航行器为例介绍各自战技性能及用途等情况。     

水下航行体出水空泡溃灭理论与计算

针对水下航行体出水空泡溃灭问题,采用细长体理论对其进行计算分析.在2维轴对称圆形空泡溃灭模型的基础上,建立有厚度水层中的拟3维空泡溃灭水动力学模型,并对水下航行体出水空泡溃灭过程进行计算分析.结果表明:空泡演化过程及空泡溃灭速度的计算结果与试验结果具有较好的一致性,可为航行体水下发射的水动力特性分析提供参考.     

水下航行体流体阻尼力系数的CFD计算研究

水下航行体流体阻尼力关系到弹道的稳定性和操纵性,当航行体以较大角速度机动时阻尼力更是不可忽略,因此准确预示航行体流体阻尼力具有重要意义.以计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)方法为基础,结合动网格和动坐标系技术,进行基于雷诺平均 N-S 方程的阻尼力计算方法研究,发展针对水下航行体附加力系数和俯仰阻尼力矩系数的数值计算方法,通过与试验数据对比表明,该方法具有较好精度,在此基础上分析了空化现象对流体阻尼力系数的影响.     

基于伯努利方程与边界层理论的水下航行体减阻特性分析

针对超空泡航行体减阻特性,基于伯努利方程与边界层理论,分析航行体在超空泡状态下相比于全沾湿状态和局部空化状态下的减阻特性,并讨论航行体的头部圆锥半角、长径比与尾部外形对航阻的影响。仿真结果表明:超空泡航行体具有明显的减阻效果;在同样的航行体长径比约束下,减小长度相比于减小直径其增阻效果更趋明显;圆台尾部相比于圆柱尾部的减阻效果随着空泡腔体的增大而渐趋弱化。     

微气泡与聚合物对水下航行体减阻特性影响试验研究

为研究微气泡与聚合物对水下航行体减阻特性影响,采用微孔材料并基于高速摄像系统和测力系统,针对微气泡与聚合物共同作用下水下航行体减阻特性开展水洞试验研究。基于高速摄像系统对比分析了不同速度和通气量下微气泡流形态变化规律;基于测力系统对比分析了微气泡和聚合物共同作用下航行体减阻特性变化规律。试验结果表明：采用微孔材料的航行体微气泡流均匀分布在航行体表面,模型尾部微气泡流上漂现象较为明显,且上漂的微气泡始终为离散形态;对于未通气状态下的聚合物减阻,在相同来流速度下,减阻效果随着聚合物浓度增加而增大,但存在聚合物饱和效应,且饱和聚合物浓度值随着来流速度增加而减小;聚合物和微气泡联合减阻效率大于单独一种减阻方式;在来流速度较小时,聚合物溶液减阻率随着通气量增加而逐渐增大,但随着聚合物溶液浓度增加,微气泡减阻率差异逐渐减小并最终趋于一致。     

基于航行时间的水下航行体可靠度评定方法

针对现有水下航行体实航工作可靠度评定方法的局限性,根据实航试验所获取航行时间、成败试验结果的数据特点,将指数分布与二项分布结合起来,建立了水下航行体实航工作可靠度的等效评定方法,解决了现阶段水下航行体实航工作可靠度评定方法中缺失规定时间的问题,拓展了试验数据的利用效率,可客观评价水下航行体的实航工作可靠度,评定结果更接近实际。     

基于变结构的水下航行体航行姿态控制系统设计方法

水下航行体在高速转弯时,由于俯仰、偏航和横滚3 个通道间存在较大的耦合,以及水 下海流的不确定性干扰等因素的影响,水下航行体的姿态控制难度较大,传统控制技术无法达到控 制目的。为了解决水下航行体姿态解耦控制的难题,通过水下航行体旋转动力学方程构建了水下 航行体姿态运动子系统状态方程,并应用变结构控制策略设计了水下航行体姿态控制器,理论推导 和仿真表明:所设计的控制器能够使得水下航行体姿态角稳定地跟踪指令航向角,并对海流干扰具 有强鲁棒性,实现了水下航行体姿态子系统间的解耦控制。     

基于遗传算法的水下航行器制导系统多任务调度方法研究

提出了一种基于遗传算法的多任务优化调度方法,并根据共享内存多处理器的实际情况分析和讨论了多任务间的约束条件,最后以水下航行器制导系统仿真为例,对多任务调度方法进行了验证,结果表明该方法能有效地提高多任务调度系统的时间跨度.     

水下航行体俯仰运动微气泡流形态及减阻特性试验研究

为研究水下航行体俯仰运动过程中,微气泡流形态及减阻特性的变化规律,采用自主设计的驱动装置、高速摄像系统和测力系统,在水洞中开展水下航行体俯仰运动微气泡减阻特性试验研究。基于该驱动装置,实现了航行体模型以正弦变化规律的角速度绕其头部转动;基于高速摄像系统,分析了微气泡流形态变化特性;基于测力系统,分析了俯仰运动过程中水下航行体流体动力特性及不同通气量下微气泡减阻特性变化规律。试验结果表明：较低通气量下,在水下航行体俯仰运动过程中,离散的微气泡始终均匀分布在航行体表面;随着通气量的增加,微气泡流密度逐渐增加,透明度逐渐降低,并最终融合成透明空泡;航行体俯仰运动过程中,其航行体轴向力系数和法向力系数基本呈正弦变化规律,且其周期与攻角变化周期基本同步;不同通气量下航行体轴向力系数的变化规律基本相同,均呈正弦变化规律,且随着通气量的增加,相同姿态下的航行体轴向力系数逐渐减低,并最终趋于恒定。     

固体火箭发动机在水下航行体上应用的理论分析

建立了固体火箭发动机在水下航行体上应用的数学模型，利用现有的中能推进剂，计算和评估了相关的性能参数，分析了水下应用的特点，并对固体火箭发动机在水下高速航行器中应用的可行性进行了探索，得到了相关的结论。